纳米蛇纹石粉末与柴油机油抗磨减摩剂协同润滑性能研究*

为提升高强化柴油机润滑油的润滑性能,将纳米蛇纹石粉末与极压抗磨剂ZDDP和有机钼减摩剂MoDTC相互复配,采用环块式摩擦试验机研究不同添加剂之间的协同润滑性能,分析摩擦因数、磨损量以及摩擦产物组成等受添加剂组成的影响规律。结果表明:蛇纹石粉末与MoDTC和ZDDP复配能够降低润滑油的摩擦因数与磨损量,并减少摩擦表面划痕;蛇纹石粉末在摩擦副表面形成摩擦自修复涂层,提高摩擦表面硬度和抗磨性能;蛇纹石粉末与MoDTC和ZDDP复配时,蛇纹石粉末促进了MoS_2在摩擦表面的生成,进一步降低了摩擦因数,表明蛇纹石粉末与MoDTC和ZDDP起到协同减摩的作用。     

超细蛇纹石粉体改善润滑油摩擦磨损性能的研究

采用行星式高能球磨机制得平均粒径为0.22μm的超细蛇纹石粉,在四球摩擦磨损试验机上研究了超细蛇纹石粉加入量及载荷对润滑油减摩抗磨性能的影响。结果表明,添加超细蛇纹石粉对提高润滑油的减摩抗磨性能有显著的作用,超细蛇纹石粉含量为0.3%时,其摩擦因数减小26.2%,磨斑直径降低19.8%;超细蛇纹石粉润滑油在高载荷下具有很好的减摩性能。钢球表面磨斑能谱分析表明,磨斑表面有超细蛇纹石粉修复镀层产生。     

用硅烷偶联剂修饰的纳米Fe3O4粒子作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

利用化学共沉淀法制备了平均粒径为59nm、采用硅烷偶联剂表面修饰的纳米Fe3O4粒子,并对其作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了研究。试验结果表明,添加硅烷偶联剂修饰的纳米Fe3O4粒子的润滑油表现出较好的抗磨减摩效果,能有效提高润滑油的抗磨减摩性能以及承载能力,当纳米Fe3O4的质量分数在1‰~3‰时产生的抗磨减摩效果较好。与空白20#润滑油相比,添加质量分数3‰纳米Fe3O4粒子的润滑油的摩擦因数平均降低了8%,磨损量不仅没有增加,反而出现了负磨损现象,且添加纳米Fe3O4粒子的润滑油摩擦磨损后的磨痕较浅。     

添加油酸修饰的纳米Fe3 O4粒子润滑油的摩擦学性能研究

利用化学共沉淀法制备了平均粒径为10nm、油酸表面修饰的Fe3O4粒子，并对其作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了研究。试验结果表明，添加油酸修饰的纳米Fe3O4粒子的润滑油表现出了较好的抗磨减摩性能，但是，纳米粒子的添加量有一最佳值。与基础油相比，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦因数最大降低了26％，磨损量降低了28％。在摩擦磨损过程中，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦力矩的变化表现出了时间效应。添加纳米Fe3O4粒子润滑油摩擦磨损后的磨痕表面比基础油摩擦磨损后的磨痕表面光滑，可以推测，纳米Fe3O4粒子对摩擦表面的抛光作用提高了润滑油的摩擦学性能。     

蛇纹石和油酸作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能

利用高能球磨机制备平均粒径约1 μm的蛇纹石超细粉体,并将其与油酸按质量比2∶1混合分散到PAO10基础油中,利用四球试验机探究其作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能,利用白光干涉仪分析磨斑表面三维形貌,并用EDAX对磨斑表面元素进行分析。结果表明：蛇纹石与油酸混合加入基础油中具有更好的减摩抗磨效果;蛇纹石粉体与油酸混合后能够在摩擦副表面形成含有Si、Mg元素的修复膜,而单一的蛇纹石粉体在摩擦过程中不能成膜,这是因为,油酸作为分散剂能够吸附摩擦过程中产生的金属磨粒并使其分散到润滑油里,减少磨粒对摩擦表面造成的磨粒磨损;油酸有机修饰层吸附到蛇纹石颗粒表面,改善了蛇纹石颗粒在基础油中的分散性。     

蒙脱石和坡缕石纳米润滑油添加剂的摩擦学性能

将KH550偶联剂修饰的纳米蒙脱石和纳米坡缕石,分别按质量比3%添加到150N基础油中制备2种纳米润滑油分散体系,用激光粒度分析仪、TEM、IR表征纳米添加剂的分散稳定性,在MMU-10G摩擦磨损试验机上测试2种纳米润滑油对45#钢的减摩抗磨性能,用SEM和EDX等分析摩擦试样表面成分与形貌的变化及影响摩擦学性能的机制。结果表明:纳米蒙脱石平均粒径较小,在150N基础油中分散更稳定;2种纳米润滑油相比纯基础油润滑时的平均摩擦因数和磨损量均明显下降,其中纳米蒙脱石润滑油的抗磨减摩性能最好;2种纳米润滑油润滑时摩擦试样表面分别生成了含蒙脱石和坡缕石特征元素的自修复膜层,其中蒙脱石特征元素含量相对较高,说明纳米蒙脱石摩擦学性能更好。     

催化剂对蛇纹石粉体减摩抗磨性能的影响

采用UMT 3摩擦磨损试验机,在高接触压力下考察蛇纹石粉体及其与催化剂组合作为润滑油添加剂对45#钢的减摩抗磨作用.结果表明:在高接触压力下,润滑油中添加蛇纹石粉体后摩擦因数和磨损量都变大;相对于蛇纹石粉体,以蛇纹石和某种催化剂组合作为润滑油添加剂,可有效地降低摩擦因数和磨损量,并提高摩擦因数的稳定性.     

油润滑条件下有机物修饰纳米铜颗粒改善铁基摩擦副摩擦磨损的研究

在球盘式摩擦磨损试验机上考察了有机物修饰的纳米铜颗粒作为50CC润滑油添加剂的摩擦学性能;采用SEM和EDS分析了磨损表面形貌和表面膜元素组成。探讨了纳米铜颗粒的摩擦学作用机制：结果表明：有机物修饰的纳米铜颗粒作为添加剂能显著改善50CC润滑油的抗磨减摩性能,含0．05％纳米铜油样润滑下的摩擦因数与磨损量同基础油润滑下相比分别降低了27．6％与60％。分析后认为,纳米铜颗粒通过对摩擦表面进行修复及在摩擦表面成膜两种作用有效地改善了摩擦磨损性能。     

天然和人工合成蛇纹石作为纳米润滑油添加剂的摩擦学性能比较

以滑石和MgO为原料采用水热合成法制得蛇纹石粉体,通过高能球磨得到天然蛇纹石粉体,采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对2种粉体成分与形貌进行表征分析。将经表面修饰的2种粉体样品添加到PAO4基础油中,利用MMW-1A万能摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能,采用金相显微镜观察磨损表面的形貌并测量磨斑直径,采用能谱仪分析磨损表面的元素组成。结果表明:合成的蛇纹石主要呈纤蛇纹石一维中空纳米管结构,而天然蛇纹石则呈利蛇纹石结构。经修饰后的蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小四球摩擦副的摩擦因数和磨斑直径,这是由于其可通过摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减磨抗摩性能的自修复层,自修复层中含有Mg、Si、O等元素;人工合成纤蛇纹石在PAO4基础油中的抗磨减摩效果优于天然利蛇纹石。     

硅烷偶联剂修饰纳米ZrO2润滑油添加剂的摩擦学性能研究

以氧氯化锆为原料制备纳米ZrO2并对其结构进行了表征;用硅烷偶联剂对其表面进行表面改性处理,使其具有良好的亲油性;用摩擦磨损试验机测定了所制备的纳米ZrO2作为20#机械油添加剂的摩擦磨损性能。结果表明所制备的ZrO2为粒径为10nm左右的球形颗粒,具有无定形晶体结构;纳米ZrO2作为添加剂可以显著提高20#机械油的抗磨减摩性能,当纳米ZrO2的添加量为0.1%(质量分数)时相应的磨斑直径最小、摩擦因数最低、磨损量最少。     

生物法制备的纳米FeS颗粒的减摩性能研究

采用从电镀污泥中分离的一种厌氧杆菌制备FeS纳米微粒;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其成分、形态及粒径进行表征;采用面-面接触形式在MM-W1立式万能摩擦磨损试验机上研究纳米FeS颗粒作为润滑油添加剂在10W-40发动机油中的减摩性能;基于SEM和二次离子质谱(SIMS)对磨损表面的形貌及成分分析,讨论纳米FeS颗粒作为润滑油添加剂的减摩机制。结果表明:微生物法制备的非定型结构的FeS球状颗粒直径在50~100nm之间;添加纳米FeS可使10W-40发动机油的摩擦因数下降43.7%~77.5%。推测是由于摩擦过程中纳米FeS吸附于摩擦副表面阻碍摩擦副的直接接触,并且形成具有持续减摩作用的减摩层。     

原位直接制备纳米铜润滑油及其摩擦学性能研究

以硝酸铜为原料,在100SN,150SN,500SN 3种润滑油基础油微乳液体系中使用原位液相直接制备纳米铜润滑油,使用扫描电镜(SEM)表征制备的纳米铜的表面形貌,使用四球摩擦磨损试验机考察制备的纳米铜润滑油的减摩抗磨和极压性能.结果表明:原位制备的纳米铜颗粒的粒径在20-50 nm之间.在100SN基础油中原位制备的纳米铜润滑油具有较高的承载能力和良好的减摩抗磨性能,可使基础油的最大无卡咬负荷增大27%,在392 N,1 450 r/min条件下,可使基础油的摩擦因数、磨斑直径分别减小3.8%,20%.而在150SN,500SN基础油中原位制备后的纳米铜对润滑油的承载能力没有明显的影响.     

一种含硼润滑油添加剂的制备及摩擦学性能研究

利用气流粉碎和长时球磨相结合的方法，制备了一种稳定分散的含硼润滑油添加剂，并利用环块摩擦磨损试验机和四球试验机考察了其摩擦学性能，并对其减摩抗磨机理进行了分析。实验结果表明，该种润滑油添加剂可使润滑油的摩擦因数和摩擦副的磨损量大幅度下降，表现出优良的减摩抗磨性能。     

纳米二氧化铈与蛇纹石混合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

采用表面活性剂将蛇纹石、纳米二氧化铈以及他们的混合物稳定分散于PAO4基础油中,利用摩擦磨损试验机分别考察蛇纹石、纳米二氧化铈以及蛇纹石与二氧化铈混合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能,借助金相显微镜观察磨损表面形貌并测量磨斑直径,并采用能量色散谱仪(EDS)分析磨损表面的元素组成。结果表明:蛇纹石、纳米CeO_2和蛇纹石/CeO_2复合颗粒都可以显著改善润滑油的减摩抗磨性能,而添加蛇纹石/CeO_2复合添加剂的润滑油的摩擦学性能更佳,其中添加质量分数0.25%纳米二氧化铈与0.25%蛇纹石混合物的润滑油的摩擦学性能最佳。蛇纹石/CeO_2复合颗粒优异的摩擦学性能归因于其在磨损表面形成了吸附膜和Fe_2O_3、SiO_2化学反应膜,其中Ce元素可能起到了催化剂的作用。     

固相烧结合成WSe_2纳米棒的微观形貌及摩擦学性能

将钨粉和硒粉按物质的量比为1∶2.2混合并球磨后,再在600~800℃进行固相烧结合成了纳米WSe2,对其微观形貌进行表征;然后将在600℃合成的WSe2纳米棒作为润滑油添加剂加入到HVI500基础油中,研究了它的摩擦学性能。结果表明:在700,800℃合成的纳米WSe2为片状,在600℃合成的纳米WSe2为棒状,该纳米棒的直径约为500nm,长约为800nm;与HVI500基础油相比,2%WSe2纳米棒+HVI500基础油的摩擦因数约降低了40%,具有较好的减摩作用。     

纳米固体润滑颗粒对微织构表面摩擦学性能的影响研究

基于RTEC-MFT-5000型多功能磨损试验机,研究了纳米固体润滑颗粒作为润滑油添加剂对微凹坑织构表面摩擦学性能的影响。在研究中,应用NanoFocus共聚焦显微镜观测试样表面微织构形貌,获取磨痕处二维截面轮廓图。借助扫描电子显微镜和能谱仪,对磨损区域微凹坑形貌及磨痕部位微凹坑内外的元素成分进行分析。研究结果表明,添加纳米固体润滑颗粒的润滑油,在不同工况条件下均具有较优的减摩特性,固体润滑颗粒作为添加剂有助于在磨损区域形成一层固体润滑膜,减小摩擦副之间的摩擦因数,提高耐磨性能。含有纳米二硫化钼固体颗粒添加剂的润滑油,其减摩抗磨效果优于含有纳米石墨固体颗粒添加剂的润滑油。表面微织构技术与纳米固体润滑颗粒添加剂相结合,可以表现出更为优异的协同润滑效果。     

电镀废液回收纳米铜粉作为润滑添加剂的摩擦学性能研究

以化学还原法从电镀铜废液中回收的纳米铜粉为固体润滑油添加剂,在四球式摩擦磨损试验机上研究纳米铜粉的加入量对润滑油摩擦学性能的影响。采用SEM、EDAX等分析磨斑表面,初步探讨纳米铜粉抗磨减摩机制。结果表明:纳米铜粉的添加显著提高基础油的抗磨减摩性能,当纳米铜粉加入量为0.3%(质量分数)时,其摩擦因数和磨斑直径分别比基础油减小33.4%和19%。含纳米铜粉润滑油在高载荷下具有更好的抗磨减摩性能。纳米铜粉在摩擦过程中抗磨减摩机制主要为填充作用和沉积自修复膜作用机制。     

有机钼添加剂对重载装备柴油机油减摩抗磨性能的影响

针对某重载装备所用柴油机油CD~+/10W-40减摩抗磨性能不足的问题,分别添加不同含量的二烷基二硫代磷酸钼(MoDDP)、二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)和钼胺络合物(Mo-A)3种油溶型有机钼添加剂,通过SRV摩擦磨损试验机考察其减摩抗磨性能,通过激光显微镜、SEM、EDS、XPS对磨痕进行形貌观察及元素分析,并分析其减摩抗磨机制。结果表明:不同种类的有机钼在柴油机油中均能降低摩擦因数,但其减摩抗磨效果不尽相同,其中,0.8%质量分数的MoDTC在柴油机油中的减摩抗磨效果最佳,摩擦因数降低约53.3%,磨损体积减小约26.9%,而Mo-A反而使磨损增大。机制分析表明MoDDP和MoDTC在摩擦表面分解生成了含MoS_2、MoO_3等的化学反应膜和化学沉积膜,起到了减摩抗磨作用;而钼胺络合物在磨损表面没有形成含钼的摩擦保护膜,而是形成了磨粒,因而增大了磨损。     

表面修饰Bi纳米微粒的制备及摩擦学性能

为研究低熔点金属纳米微粒作为润滑油抗磨添加剂的摩擦学性能,采用原位表面修饰液相化学还原的方法,制备了硬脂酸修饰B i纳米微粒,通过XRD,TEM,FT-IR等分析手段对其形貌和结构进行了表征,在四球摩擦磨损试验机上考察了所制备表面修饰B i纳米微粒添加在液体石蜡中的减摩抗磨性能。结果表明,所合成的纳米微粒具有斜方晶型B i的晶体结构,平均粒径10~20 nm,分散好,颗粒之间无团聚现象,有机修饰层的存在防止了B i纳米微粒的氧化。硬脂酸修饰B i纳米微粒在中低负荷下作为润滑油添加剂具有良好的减摩性能和较好的抗磨性。     

含超细SiO_2/MoS_2粉锂基润滑脂摩擦学性能研究

采用四球摩擦磨损试验机研究了纳米SiO_2及超细MoS_2的粒径、添加量和载荷对2~#锂基脂摩擦学性能的影响,并研究了2种超细粉复配比例和载荷对2~#锂基脂摩擦学性能的影响。结果表明:单一纳米SiO_2和超细MoS_2的加入均能明显减小润滑脂的摩擦因数和钢球磨斑直径,纳米SiO_2和超细MoS_2的复配有助于进一步改善含超细粉锂基脂的摩擦学性能。当纳米SiO_2与MoS_2质量比为2∶8,总加入质量分数为2.0%时,润滑脂的摩擦因数和钢球磨斑直径较基础脂分别减小了77.1%和46.42%。利用SEM和EDS分析磨斑表面形貌及元素组成,初步探讨了含超细复合粉润滑脂的抗磨减摩机理。SEM和EDS分析表明:纳米SiO_2在摩擦过程中主要作用是填补磨痕沟壑,而超细MoS_2除填补沟壑外还对摩擦副表面有抛光研磨和形成减摩膜的作用,2种超细粉的协同使润滑脂具有自修复和抗磨、减摩作用。